근원섬유

근원섬유(筋原纖維, 영어: myofibril, muscle fibril)는 근섬유의 세포질을 형성하고 있는 아주 가느다란 섬유이며 원기둥 형태의 세포소기관으로, 근육 세포에 존재한다. 근원섬유는 필라멘트 형태로 이루어지며, 세포의 한쪽 끝에서 시작해 다른쪽 끝으로 연결되어 있으며, 각 끝은 세포막에 부착되어 있다.

근원섬유의 근필라멘트(myofilament)는 굵거나 가는 두 가지 종류가 존재한다. 가는 필라멘트는 주로 액틴이라는 단백질로 구성된다. 굵은 필라멘트는 주로 마이오신이라는 단백질로 구성된다.

액틴과 미오신으로 구성된 단백질 복합체는 때로 "액토미오신"이라고도 불린다. 근필라멘트는 근원섬유 길이를 따라 일정 형태의 무늬가 반복되는 구조를 지니고 있다. 이렇게 반복되는 기본 형태를 근절이라고 한다.

골격근이나 심근과 같은 줄무늬 형태의 근육세포에서는 근원섬유가 서로 평행하게 세포의 긴 축을 따라 연결되어 있다. 여기서 하나의 근원섬유 내부의 근절은 인접한 근원섬유 내부의 근절과 거의 완벽하게 평행을 이루게 된다. 이러한 정렬은 눈으로 봤을 때 근육이 줄무늬를 띠게 해준다. 줄무늬가 없는 매끄러운 근육세포에서는 이러한 정렬이 존재하지 않으며, 이러한 이유로 줄무늬가 딱히 존재하지 않고 매끄럽게 보이는 것이다.

근절의 다양한 이름은 현미경으로 관찰했을 때 나타나는 색깔의 밝기 차이에 따라 따라 정해진다. 각 근절은 두 개의 매우 어두운 색상의 Z 판 혹은 Z 선으로 불리는 영역으로 구분된다. 여기서 Z는 "사이"를 의미하는 독일어 zwischen으로부터 나온 것이다. 이 Z 판은 빛을 통과시키지 않을 정도로 밀집된 단백질의 집합체이다. Z 판 사이의 영역은 I 밴드라고 불리는 두 개의 밝은 영역과 A 밴드라고 불리는 좀 더 어두운 회색의 그 사이의 영역으로 구성된다. A와 I는 각각 이등방성(anisotropic)과 등방성(isotropic)으로부터 나왔으며, 이는 편광 현미경으로 관측했을 때 나타나는 광학 특성에 의한 것이다.

I 밴드는 주로 빛을 통과시킬 만큼 가는 액틴 필라멘트로 구성되어 있기 때문에 보다 밝게 보인다. 반면 A 밴드는 대부분 지름이 그보다 더 긴 미오신 필라멘트로 구성되어 있으므로 더 어둡게 보인다.

A 밴드에서 I 밴드와 인접한 부분은 액틴과 미오신 필라멘트 모두를 지니고 있다. A 밴드 내부에는 H 영역으로 불리는 상대적으로 밝은 영역이 있는데 이 부분이 밝은 이유는 이완상태의 근육에서 액틴과 미오신이 겹쳐 있지 않기 때문이다. H는 "밝은"을 의미하는 독일어 helle에서 유래하였다.

마지막으로, A 밴드는 M 선으로 불리는 어두운 중심 선에 의해 이등분된다. M은 "중앙"을 의미하는 독일어 mittel으로부터 명명되었다.

근육이 수축할 때, 액틴은 미오신을 따라 근절의 중심 쪽으로 당겨지며, 이후 액틴과 미오신 필라멘트가 완전히 겹쳐지게 된다. 이때 이러한 겹쳐짐으로 말미암아 액틴과 미오신이 겹치지 않은 영역인 H 영역은 계속해서 줄어들며, 근육 역시 짧아지게 된다. 그리고 근육이 완전 수축했을 때는 H 영역이 사라진 것처럼 보인다.

액틴과 미오신 필라멘트는 그 자체가 늘어나거나 줄어들지는 않지만, 사이사이에 서로를 밀어넣음으로써 전체 길이를 변화시킨다. 이러한 이론을 근육 수축을 설명하는 "근 활주설"이라고 한다!